第十四章 内能的利用 章末复习 课件- 2025-2026学年人教版物理九年级全一册

第十四章 内能的利用 第十四章章末复习 1 不能正确理解能量守恒定律 【例1】在各种形式的能量相互转化过程中,下列说法正确的是( C ) A. 动能一定守恒 B. 内能一定守恒 C. 各种形式能的总量一定守恒 D. 各种形式的能量都守恒 解析:各种形式的能量相互转化是有方向和条件限制的,能量相互转化时其 总量保持不变,表明能量是不能被创造或消灭的。因此各种形式能的总量一 定守恒,单一的某一种形式的能或几种能不一定守恒,故C选项说法正确。 故选C。 C 各种形式的能量相互转化是有方向和条件限制的,能量相互转化时其总 量保持不变,表明能量是不能被产生或消灭的。因此各种形式能的总量一定 守恒,单一的某一种形式的能或几种能不一定守恒。 1. 有关能量守恒定律,下列说法中正确的是( D ) A. 能量守恒定律只适用于机械能与内能的相互转化 B. 能量守恒定律只适用于能量转化过程 C. “摩擦生热”是创造了热,它不符合能量守恒定律 D. 按照能量守恒定律,宇宙中的能量总和永远不会增减 D 汽油机和柴油机的区别 【例2】关于柴油机和汽油机,下列说法错误的是( D ) A. 柴油机以柴油为燃料 B. 汽油机以汽油为燃料 C. 柴油机顶部有个喷油嘴 D. 汽油机对环境没有污染 解析:柴油机使用的燃料是柴油,故A正确;汽油机使用的燃料是汽油,故B 正确;柴油机气缸顶端有个喷油嘴,汽油机气缸顶端有个火花塞,故C正 确;汽油机排放出的SO2和CO2等气体,会污染环境,还会形成酸雨,故D错 误。故选D。 D 柴油机气缸顶端有个喷油嘴,汽油机气缸顶端有个火花塞。汽油机排放 出的SO2和CO2等气体,会污染环境,还会形成酸雨。 2. 下列关于汽油机的说法正确的是( B ) A. 汽油机上的火花塞坏了的时候,可以用柴油机的喷油嘴代替 B. 汽油机和柴油机可以达到相同的功率 C. 汽油机中的燃料完全可以用柴油来代替 D. 汽油机与柴油机除了所用燃料之外,其余没有区别 B 与压强有关的热机计算 【例3】(1)单缸四冲程内燃机的四个冲程的示意图如图所示,下列关于这 种内燃机一个工作循环的四个冲程顺序排列正确的是 。 A. 丙、丁、乙、甲 B. 乙、丁、甲、丙 C. 乙、甲、丁、丙 D. 甲、乙、丙、丁 B 解析:甲图中两个气门都关闭,火花塞点火,此时活塞向下运动,是做功冲 程;乙图中进气门打开,排气门关闭,是吸气冲程;丙图中进气门关闭,排 气门打开,是排气冲程;丁图中两个气门都关闭,火花塞没有点火,此时活 塞向上运动,是压缩冲程。按照四个冲程的先后顺序应该是乙、丁、甲、 丙。故选B。 (2)某四冲程内燃机,飞轮转速为300 r/min,活塞面积为120 cm2,行程 (活塞在气缸内从上止点移动到下止点的直线距离)L是0.3 m,假如做功冲 程中燃气的平均压强是5 105 Pa,求: ①做功冲程中燃气对活塞的平均压力; ②一个做功冲程中燃气对活塞做的功; ③内燃机的功率。 解:①活塞的面积S=120 cm2=0.012 m2, 由p=得做功冲程中燃气对活塞的平均压力: F=pS=5 105 Pa 0.012 m2=6 000 N。 ②一个做功冲程中燃气对活塞做功:W=FL=6 000 N 0.3 m=1 800 J。 ③300 r/min表示每分钟飞轮转动300转,每两转对外做功一次,所以每分钟 做功150次,内燃机每分钟做的功: W'=150W=150 1 800 J=2.7 105 J; 内燃机的功率: P===4 500 W。 1. 理解四冲程的先后顺序和工作的特点,结合图作出判断。 2. 做功冲程中燃气对活塞的平均压力需结合压强公式求解。 3. 单缸四冲程内燃机中,300 r/min表示每分钟飞轮转动300转,每两转对外 做功一次,所以每分钟做功150次。 3. 某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为30 cm2,一个冲程活塞在气缸中移 动的距离是50 mm,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为9.0 105 Pa, 飞轮1 min转2 400周,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦),则做功冲程燃 气对活塞的平均压力为 N,一个做功冲程中燃气对活塞做 功 J,汽油机的功率是 W 2 700 135 2 700 热值的影响因素 【例4】关于热值,下列说法正确的是( D ) A. 燃料燃烧时放出的热量越多,其热值越大 B. 燃料燃烧越充分,其热值越大 C. 燃料燃烧时温度越高,其热值越大 D. 热值的大小由燃料本身决定 D 解析:热值是燃料本身的一种特性,只由燃料本身决定,和燃料放出热量的 多少、燃烧是否充分、温度高低无关。故选D。 热值是燃料本身的一种特性,只由燃料本身决定,和燃料燃烧放出热量 的多少、燃烧是否充分、温度高低无关。 4. 公式q=中m是燃料的质量,Q是燃料完全燃烧放出的热量,那么 ( D ) A. 热值的大小与Q成正比 B. 热值的大小与m成反比 C. 热值的大小与Q、m都有关,由Q与m共同决定 D. 热值的大小与Q、m都无关,由燃料的种类决定 D 误认为增加热机工作时间可以提高热机效率 【例5】为了节约能源,需要提高热机的效率,下列措施不能提高热机效率 的是( D ) A. 在设计与制造热机时要不断改进与创新,以减少能量的损失 B. 尽量减少热机内部各部件间的摩擦 C. 让燃料与空气混合充分,使燃料燃烧得比较完全 D. 尽量增加热机的工作时间 D 解析:热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比, 所以减少热量的损失、使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部 件间的摩擦都可以减少热量的损失,提高热机的效率;而增加热机的工作时 间,并不能减少热量的损失,所以不能提高热机的效率,故ABC不符合题 意,D符合题意。故选D。 热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比,所 以减少热量的损失、使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部件 间的摩擦都可以减少热量的损失,提高热机的效率;而增加热机的工作时 间,并不能减少热量的损失,所以不能提高热机的效率。 5. 下列措施可以提高热机效率的是( C ) A. 燃烧更多的燃料 B. 使用热值更大的燃料 C. 使燃料燃烧更充分 D. 提高热机的功率 C 燃料的热值计算 热值是燃料本身的一种特性,只与燃料的种类有关,与燃料的形态、质 量、体积、是否完全燃烧等无关。 公式:①Q=qm m= q= ②Q=qV V= q= Q ——放出的热量焦耳(J),q ——热值焦耳每千克(J/kg),m——燃料质量千克(kg)。气体燃料按体积来量度,V——燃料体积立方米(m3)。 1. 某家庭用的燃气热水器,将20 kg的水从10 加热到60 ,完全燃烧了 0.21 m3的煤气。已知水的比热容为4.2 103 J/(kg ),煤气的热值为 4 107 J/m3。试求: (1)煤气完全燃烧放出的热量是多少? 解:(1)0.21 m3煤气完全燃烧放出的热量: Q放=Vq=0.21 m3 4 107 J/m3=8.4 106 J。 (2)水吸收的热量是多少?该热水器烧水的效率是多少? 解:(2)水吸收的热量: Q吸=cm(t-t0)=4.2 103 J/(kg ) 20 kg (60 -10 )= 4.2 106 J, 该热水器烧水的效率: ===50%。 热机的效率计算 影响燃料有效利用的因素:一是燃料很难完全燃烧;二是燃料燃烧放出 的热量散失很多,只有一小部分被有效利用。 有效利用燃料的一些方法:把煤磨成粉末状,用空气吹进炉膛(提高燃 烧的完全程度);以较强的气流,将煤粉在炉膛里吹起来燃烧(减少烟气带 走的热量)。 热机的效率:热机用来做有用功的那部分能量和完全燃烧放出的能量之 比叫作热机的效率。 公式: = Q总= Q有= Q总 由于热机在工作过程中总有能量损失,所以热机的效率总小于1。 热机能量损失的主要途径:废气带走能量、散热损失、机器摩擦损失。 热机的效率是热机性能的一个重要标志,与热机的功率无关。 2. 小星用燃气灶将质量为2 kg、温度为25 的水加热到100 ,则水需要吸收多少热量?该燃气灶的热效率是25%,则加热这些水需要燃烧的燃气为多少立方米?[水的比热容是4.2 103 J/(kg ),燃气的热值是4.5 107 J/m3] 解:水吸收的热量: Q吸=cm水 t=4.2 103 J/(kg ) 2 kg (100 -25 )= 6.3 105 J, 由Q放=可得,燃气完全燃烧放出的热量: Q放===2.52 106 J,由Q放=V燃气q,q=4.5 107 J/m3, 可得,需要燃气的体积:V燃气===0.056 m3。 3. 某汽车质量为5 103 kg,在一段平直公路上0.5 h匀速行驶了54 km,车受 到的阻力为车重的0.1倍。(假设燃油完全燃烧,燃油密度 为0.8 103 kg/m3,燃油热值q为4.5 107 J/kg,g取10 N/kg) (1)求该汽车牵引力所做的功; 解:(1)汽车的重力为G=mg=5 103 kg 10 N/kg=5 104 N; 汽车做匀速直线运动,受平衡力作用,故汽车受到的牵引力为 F=f=0.1G=0.1 5 104 N=5 103 N; 汽车牵引力做功为W=Fs=5 103 N 5.4 104 m=2.7 108 J。 (2)已知这一过程消耗燃油3 10-2 m3,求该汽车的效率。 解:(2)消耗燃油的质量为m'= V=0.8 103 kg/m3 3 10-2 m3=24 kg; 燃油燃烧放出热量为Q=m'q=24 kg 4.5 107 J/kg=1.08 109 J; 汽车的效率为 ===25%。 4. 目前,“节能减排”已引起全球的关注。如何减少能耗,提高汽车发动机 的效率越来越受到人们的重视。某汽车以72 km/h的速度在平直公路上匀速行 驶18 km消耗了2.5 L汽油。 (1)请计算这段路程内所消耗的汽油完全燃烧所产生的热量。(汽油密度 =0.8 103 kg/m3,热值q汽油=4.6 107 J/kg) 解:(1)根据 =可知,2.5 L汽油的 质量为m= V=0.8 103 kg/m3 2.5 10-3 m3=2 kg, 这些汽油完全燃烧放出的热量 Q=mq汽油=2 kg 4.6 107 J/kg=9.2 107 J。 (2)此汽油机的效率为多少? 解:(2)汽油机的效率 =1-33%-30%-7%=30%。 (3)求汽车输出的有用功率。(保留三位有效数字) 解:(3)有用功: W=Q =9.2 107 J 30%=2.76 107 J; 运动时间:t===0.25 h=900 s, 汽车输出的有用功率: P==≈3.07 104 W。 5. 小明看到一则新闻(材料一),若该汽车行驶过程中牵引力保持1 400 N不 变,氢气的热值q氢=1.4 108 J/kg,求: (1)5 kg氢气完全燃烧放出的热量。 解:(1)5 kg氢气完全燃烧放出的热量Q=mq氢=5 kg 1.4 108 J/kg= 7 108 J。 材料一 氢能源汽车明年1月开跑 跨时代核心科技——氢燃料发动机,采用全新绿色氢能源,真正实现 零排放! 加满5 kg 氢可跑400 km! (2)该汽车行驶400 km牵引力所做的功。 解:(2)该汽车行驶400 km牵引力所做的功W=Fs=1 400 N 400 103 m =5.6 108 J。 (3)该汽车氢燃料发动机的效率。 解:(3)该汽车氢燃料发动机的效率 ===80%。 材料一 氢能源汽车明年1月开跑 跨时代核心科技——氢燃料发动机,采用全新绿色氢能源,真正实现 零排放! 加满5 kg 氢可跑400 km! (4)小明又查阅了大量资料,总结各种内燃机的效率范围如材料二,据此 判断,(3)中算出的效率是否符合材料二? (选填“是”或“否”)。 材料二 内燃机种类 效率范围 汽油机 20%~30% 柴油机 30%~45% 氢燃料发动机 35%~50% 解:(4)否 参考答案 【易错点剖析】 例1 C 解析:各种形式的能量相互转化是有方向和条件限制的,能量相互转化时其 总量保持不变,表明能量是不能被创造或消灭的。因此各种形式能的总量一 定守恒,单一的某一种形式的能或几种能不一定守恒,故C选项说法正确。 故选C。 [跟踪练习] 1. D 例2 D 解析:柴油机使用的燃料是柴油,故A正确;汽油机使用的燃料是汽油,故B 正确;柴油机气缸顶端有个喷油嘴,汽油机气缸顶端有个火花塞,故C正 确;汽油机排放出的SO2和CO2等气体,会污染环境,还会形成酸雨,故D错 误。故选D。 [跟踪练习] 2. B 例3 (1)B 解析:甲图中两个气门都关闭,火花塞点火,此时活塞向下运动,是做功冲 程;乙图中进气门打开,排气门关闭,是吸气冲程;丙图中进气门关闭,排 气门打开,是排气冲程;丁图中两个气门都关闭,火花塞没有点火,此时活 塞向上运动,是压缩冲程。按照四个冲程的先后顺序应该是乙、丁、甲、 丙。故选B。 (2)解:①活塞的面积S=120 cm2=0.012 m2, 由p=得做功冲程中燃气对活塞的平均压力: F=pS=5 105 Pa 0.012 m2=6 000 N。 ②一个做功冲程中燃气对活塞做功: W=FL=6 000 N 0.3 m=1 800 J。 ③300 r/min表示每分钟飞轮转动300转,每两转对外做功一次,所以每分钟 做功150次,内燃机每分钟做的功: W'=150W=150 1 800 J=2.7 105 J; 内燃机的功率: P===4 500 W。 [跟踪练习] 3.2 700 135 2 700 例4 D 解析:热值是燃料本身的一种特性,只由燃料本身决定,和燃料放出热量的 多少、燃烧是否充分、温度高低无关。故选D。 [跟踪练习] 4. D 例5 D 解析:热机效率是指热机有效利用的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比, 所以减少热量的损失、使燃料充分燃烧、减少废气带走的热量、减少热机部 件间的摩擦都可以减少热量的损失,提高热机的效率;而增加热机的工作时 间,并不能减少热量的损失,所以不能提高热机的效率,故ABC不符合题 意,D符合题意。故选D。 [跟踪练习] 5. C 【重难点突破】 1. 解:(1)0.21 m3煤气完全燃烧放出的热量: Q放=Vq=0.21 m3 4 107 J/m3=8.4 106 J。 (2)水吸收的热量: Q吸=cm(t-t0)=4.2 103 J/(kg ) 20 kg (60 -10 )= 4.2 106 J, 该热水器烧水的效率: ===50%。 2. 解:水吸收的热量: Q吸=cm水 t=4.2 103 J/(kg ) 2 kg (100 -25 )= 6.3 105 J, 由Q放=可得,燃气完全燃烧放出的热量: Q放===2.52 106 J, 由Q放=V燃气q,q=4.5 107 J/m3, 可得,需要燃气的体积: V燃气===0.056 m3。 3. 解:(1)汽车的重力为 G=mg=5 103 kg 10 N/kg=5 104 N; 汽车做匀速直线运动,受平衡力作用,故汽车受到的牵引力为 F=f=0.1G=0.1 5 104 N=5 103 N; 汽车牵引力做功为 W=Fs=5 103 N 5.4 104 m=2.7 108 J。 (2)消耗燃油的质量为 m'= V=0.8 103 kg/m3 3 10-2 m3=24 kg; 燃油燃烧放出热量为 Q=m'q=24 kg 4.5 107 J/kg=1.08 109 J; 汽车的效率为 ===25%。 4. 解:(1)根据 =可知,2.5 L汽油的质量为 m= V=0.8 103 kg/m3 2.5 10-3 m3=2 kg, 这些汽油完全燃烧放出的热量 Q=mq汽油=2 kg 4.6 107 J/kg=9.2 107 J。 (2)汽油机的效率 =1-33%-30%-7%=30%。 (3)有用功:W=Q =9.2 107 J 30%=2.76 107 J; 运动时间:t===0.25 h=900 s, 汽车输出的有用功率:P==≈3.07 104 W。 5. 解:(1)5 kg氢气完全燃烧放出的热量 Q=mq氢=5 kg 1.4 108 J/kg=7 108 J。 (2)该汽车行驶400 km牵引力所做的功 W=Fs=1 400 N 400 103 m=5.6 108 J。 (3)该汽车氢燃料发动机的效率 ===80%。 (4)否 $$